JP2015141098A - テストボード、集積回路テスト方法、集積回路装置、および、集積回路テストシステム - Google Patents

テストボード、集積回路テスト方法、集積回路装置、および、集積回路テストシステム Download PDF

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Abstract

【課題】ACテストおよびDCテストでテストボードを共用しながら、コストを増大させることなく、送受信回路およびパッケージの接続部分までを含めた実動作速度でのACテストを可能とする技術を提供すること。【解決手段】テスト対象の集積回路装置20の入出力端子20aおよびテスタ30に接続するテスタ端子10aを電気的に接続する配線11上に、直流成分を通過させ交流成分をカットするフィルタ回路12と終端回路13とを設けたテストボード10を用い、集積回路装置20において、その前後にテスト対象外パターンを付与したテストパターンを発生させて双方向バッファによって入出力端子20aから出力しながら、入出力端子20aに入力されるパターンを双方向バッファによって受信し、テストパターンと受信パターンとの比較を行うことによりAC(Alternating Current)テストを行う。【選択図】 図1

Description

本発明は、集積回路装置をテストする技術に関する。
近年、コンピュータ等の電子機器は、LSI(Large Scale Integration)間の信号伝送を高速化および多チャンネル化し、三次元実装等の高密度実装構造をとることで、性能を飛躍的に向上させている。これに伴い、LSIプロセスおよびLSIパッケージの微細化が進み、回路が高速化している。その結果、LSIのマージンは減少する方向にある。このため、DC(Direct Current)テストおよびAC(Alternating Current)テストで、不良品を取り除くことが必須となっている。
一般的なDCテストおよびACテストは、図7に示すように、テスト対象のLSIを、テストボードを介してテスタに接続することにより行われる。この場合、DCテストは、LSIで固定レベルを発生させてテスタに入力し、テスタで固定レベルを発生させてLSIに入力し、発生させた固定レベルが受信されるか測定することにより行われる。また、ACテストは、LSIから発生させたテストパターンをテスタに入力し、テスタから発生させたテストパターンをLSIに入力し、テストパターンと受信パターンとを比較することによって行われる。このとき、一般的なテスタでは、高速信号の入出力が難しい。このため、一般的なテスタからの入出力を用いた場合、LSIを実動作速度で動作させてのACテストを実施することは難しい。そのような高速信号の入出力が可能なテスタは、性能およびコストの両面から実現が難しいのが現状である。
このため、実動作速度でのACテストとして、図8に示すように、テストボードに半導体メモリ(RAM:Random Access Memory)等を接続する方法がある。この場合、テスト対象のLSIは、テストパターンを生成・出力して半導体メモリに書き込む。そして、LSIは、半導体メモリからテストパターンを読み込み、生成したテストパターンと読み込んだテストパターンとを比較する。
また、LSIのテストに関連する技術が、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された関連技術は、LSIにおいて、テストモードに設定されるとダミーデータをライトデータとして出力するメモリ制御回路と、ライトデータをメモリ制御回路にループバックするリードデータ選択回路とを有する。そして、メモリ制御回路が、リードデータ選択回路によってループバックされてきたライトデータをレジスタに保持し、レジスタに保持されたライトデータをリードする。この関連技術が適用されたLSIは、実動作速度でのACテストをLSI単体で行うことができる。
特開2009−199703号公報
しかしながら、上述した一般的なテスト方法および関連技術には、以下のような課題がある。
図7に示した構成による一般的なACテスト方法では、前述したように、実動作速度でのACテストは難しい。
また、図8のようにテストボードに半導体メモリを接続したACテスト方法では、DCテストとACテストとで2種類のテストボードを使用する必要が生じる。そのため、テスト時間の長時間化、半導体メモリおよび半導体メモリの接続に伴う部品点数の増加、実装面積の増加、コストアップ等が避けられなかった。
また、特許文献1に記載された関連技術は、LSI内部のメモリ制御回路のリード動作およびライト動作を実動作速度でテストすることはできる。ところが、ACテストの際には、LSIの中のメモリ制御回路だけでなく、メモリ制御回路から外部への送受信回路およびLSIパッケージの接続部分までを、実動作速度でテストすることが望ましい。しかしながら、この関連技術では、LSI入出力回路、および、LSIパッケージに対するACテストを行うことはできない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、ACテストおよびDCテストでテストボードを共用しながら、コストを増大させることなく、送受信回路およびパッケージの接続部分までを含めた実動作速度でのACテストを可能とする技術を提供することを目的とする。
本発明のテストボードは、テスト対象の集積回路装置の入出力端子およびテスタに接続するテスタ端子を電気的に接続する配線上に、直流成分を通過させ交流成分をカットするフィルタ回路と、前記集積回路装置の入出力端子から前記フィルタ回路までの伝送路を前記フィルタ回路側で終端する終端回路と、を設ける。
また、本発明の集積回路テスト方法は、上述のテストボードに接続された前記集積回路装置において、その前後にテスト対象外パターンを付与したテストパターンを発生させて双方向バッファによって前記入出力端子から出力しながら、前記入出力端子に入力されるパターンを前記双方向バッファによって受信し、前記テストパターンと受信パターンとの比較を行うことによりAC(Alternating Current)テストを行う。
また、本発明の集積回路テスト方法は、上述のテストボードを介して、前記テスタにおいて固定レベルの信号を発生させて前記集積回路装置に入力するとともに、前記集積回路装置において固定レベルの信号を発生させて前記テスタに入力することによりDC(Direct Current)テストを行う。
また、本発明の集積回路装置は、その前後にテスト対象外パターンを付与したテストパターンを発生するパターン発生回路と、前記テストパターンと受信パターンとを比較するパターン比較回路と、を有するコントローラと、前記コントローラから出力されるパターンを外部に出力する送信回路と、外部から入力される受信パターンを前記コントローラに出力する受信回路とを有し、ACテスト動作時には前記送信回路および前記受信回路を同時動作させる双方向バッファと、を備える。
また、本発明の集積回路テストシステムは、上述のテストボードと、前記テストボードにテスト対象として接続された上述の集積回路装置と、前記テスタ端子に接続する前記テスタと、を備える。
本発明は、ACテストおよびDCテストでテストボードを共用しながら、コストを増大させることなく、送受信回路およびパッケージの接続部分までを含めた実動作速度でのACテストを可能とする技術を提供することができる。
本発明の実施の形態としての集積回路テストシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態としての集積回路装置の構成を示すブロック図である。 (a)および(c)は、本発明の実施の形態としての集積回路装置によって発生されるテスト対象外パターンの一例を示す図であり、(b)は、テストパターンの一例を示す図である。 本発明の実施の形態としての集積回路テストシステムの実装例を示す図である。 本発明の実施の形態によるDCテストの原理を模式的に説明する図である。 本発明の実施の形態によるACテストの原理を模式的に説明する図である。 一般的なACテストを行うシステムの構成例を示すブロック図である。 RAMを接続してACテストを行う一般的なシステムの構成例を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施の形態としての集積回路テストシステム1の構成を図1に示す。図1において、集積回路テストシステム1は、テストボード10と、集積回路装置20と、テスタ30とを含む。
テストボード10は、集積回路装置20の入出力端子20aと、テスタ30に接続するテスタ端子10aとを電気的に接続するテストボード配線11を備えている。また、テストボード10は、そのテストボード配線11上に、フィルタ回路12と、終端回路13とを備える。
フィルタ回路12は、直流成分を通過させ交流成分をカットする。例えば、フィルタ回路12は、テストボード配線11に対して直列に挿入されたインダクタによって構成されていてもよい。
終端回路13は、入出力端子20aからフィルタ回路12までの伝送路を、フィルタ回路12側で終端する。終端回路13は、集積回路装置20の入出力端子20aから交流成分が出力されている場合、後述の双方向バッファ26からフィルタ回路12までの伝送路のインピーダンスを整合する。例えば、終端回路13は、テストボード配線11に対して並列に接続された抵抗によって構成されていてもよい。
なお、図1には、集積回路装置20の1つの入出力端子20aと、テスタ30に接続する1つのテスタ端子10aとを電気的に接続する1本のテストボード配線11と、1つのフィルタ回路12と、1つの終端回路13とを示しているが、本発明のテストボードが備える配線、フィルタ回路および終端回路の数、ならびに、集積回路装置の入出力端子およびテスタに接続するテスタ端子の数を限定するものではない。
集積回路装置20は、図2に示すように、パターン発生回路21およびパターン比較回路22を有するコントローラ23と、送信回路24および受信回路25を有する双方向バッファ26とを備える。詳細には、集積回路装置20は、コントローラ23および双方向バッファ26を有する集積回路201を含むパッケージによって構成される。パッケージには、集積回路201を外部に接続するパッケージ配線202および入出力端子20aが設けられている。集積回路装置20をテストボード10に接続すると、双方向バッファ26は、パッケージ配線202および入出力端子20aを介してテストボード10に接続される。なお、図2には、1つの双方向バッファ26、1本のパッケージ配線202、および、1つの入出力端子20a示しているが、本発明の集積回路装置に含まれる双方向バッファ、パッケージ配線、および、入出力端子の数を限定するものではない。
コントローラ23は、図示する要素以外に、ライト用回路、リード用回路、入力回路、出力回路等を備える。例えば、コントローラ23は、ライト用の回路に入力された信号を双方向バッファ26に出力する。また、コントローラ23は、双方向バッファ26からリード用の回路に入力される信号を読み取って各種の処理を行う。また、コントローラ23は、入力回路を介して入力される指示信号に応じて、ACテスト動作、DCテスト動作、および、通常動作を切り替えて動作する。
また、DCテスト動作時には、コントローラ23は、パターン発生回路21に、固定レベルの信号(HighまたはLow)を発生させ、双方向バッファ26を送信回路24に切り替えて外部に出力する。また、コントローラ23は、双方向バッファ26を受信回路25に切り替えて外部から受信される信号を、出力回路を介して外部に出力する。
また、ACテスト動作時には、コントローラ23は、パターン発生回路21に、テスト対象外パターンを前後に付与したテストパターンを発生させる。また、コントローラ23は、双方向バッファ26の送信回路24および受信回路25を同時に動作させる。そして、コントローラ23は、パターン比較回路22に、テストパターンと、受信回路25に入力される受信パターンとを比較させる。
パターン発生回路21は、ACテスト動作時には、その前後にテスト対象外パターンを付与したテストパターンを発生する。つまり、パターン発生回路21は、テスト対象外パターンを所定期間発生してからテストパターンを発生する。そして、パターン発生回路21は、発生したパターンを、前述のライト用の回路に入力することにより双方向バッファ26を介して外部に出力する。また、パターン発生回路21は、テストパターンの発生終了後、テスト対象外パターンを所定期間発生させる。パターン発生回路21が発生するテスト対象外パターンおよびテストパターンの一例を図3に示す。図3(a)は、テストパターンの前に付与するテスト対象外パターンの一例である。図3(b)は、図3(a)に続けて発生させるテストパターンの一例である。図3(c)は、図3(b)の発生終了後に続けて発生させるテスト対象外パターンの一例である。
ここで、テストパターンとは、例えば、あらかじめ定められた擬似ランダムパターンである。なお、テストパターンにおいて、0または1が連続して続く部分は、DC成分とみなされない程度の長さ(例えば、7bit以内〜11bit以内)であることが望ましい。
また、テスト対象外パターンは、テスト非対象となる期間を、後述のパターン比較回路22に識別させるためのパターンである。ここで、パターン発生回路21がパターン停止状態からパターン発生を開始するときには、DC成分からAC成分への遷移期間中にフィルタ回路12を通過するDC成分がある。同様に、パターン発生回路21がパターン発生状態からパターン発生を停止するときには、AC成分からDC成分への遷移期間中にフィルタ回路12を通過するDC成分がある。このため、この遷移期間をテスト非対象とするために、テスト対象外パターンがテストパターンの前後に付与される。テスト対象外パターンは、例えば、0101・・・の繰り返しパターンであってもよい。また、パターン発生回路21は、テスト対象外パターンをテストパターンの前後に、所定期間発生させる。所定期間としては、そのような遷移期間中にDC成分の影響が除去されるのに十分な期間(例えば数マイクロ秒)があらかじめ定められる。
パターン比較回路22は、ACテスト動作時には、パターン発生回路21によって発生されたテストパターンと、受信パターンとを比較する。受信パターンは、双方向バッファ26から前述のリード用の回路に入力される信号のパターンである。
双方向バッファ26は、通常動作時およびDCテスト動作時においては、送信回路24および受信回路25をいずれかに切り替えて動作する。また、双方向バッファ26は、ACテスト動作時においては、送信回路24および受信回路25を同時に動作させる。送信回路24は、コントローラ23から出力されるパターンを外部に出力する。受信回路25は、外部から入力される受信パターンをコントローラ23に出力する。
テスタ30は、集積回路装置20に対するテストを実行する。例えば、テスタ30は、DCテスト動作時には、固定レベルの信号を発生し、テストボード10を介して集積回路装置20に入力し、集積回路装置20の出力回路から出力される信号と比較する。また、テスタ30は、集積回路装置20からテストボード10を介して固定レベルの信号を受信し、DC特性の測定等を行う。なお、テスタ30が行うDCテストには、テストボード10を介して接続された集積回路装置20に対して行う公知のDCテスト技術を適用可能である。
以上のように構成された集積回路テストシステム1の実装構造の一例を図4に示す。図4において、フィルタ回路12は、インダクタによって構成され、終端回路13は、抵抗によって構成されている。また、集積回路装置20を構成するパッケージは、テストボード10上に設けられたソケット10bに装着されている。テストボード配線11は、ソケット10bに装着された集積回路装置20の入出力端子20aと、テスタ30に接続するテスタ端子10aとを電気的に接続している。集積回路装置20の入出力端子20aは、パッケージ配線202を介して集積回路201の双方向バッファ26に接続している。なお、図4では、テスタ30の図示を省略している。
次に、集積回路テストシステム1の動作について説明する。
まず、送信回路24および受信回路25のDCテストについて説明する。
<送信回路のDCテスト>
ここでは、コントローラ23には、外部から、送信回路24のDCテストを指示する信号が入力されたものとする。
この場合、コントローラ23は、パターン発生回路21に、HighレベルおよびLowレベルの固定レベルをそれぞれ発生させる。また、コントローラ23は、双方向バッファ26を送信回路24に切り替えて、固定レベルの信号を出力させる。集積回路装置20から出力された固定レベルの信号は、テストボード10のフィルタ回路12を通過し、テスタ30に入力される。そして、テスタ30は、集積回路装置20で発生されたHighレベルまたはLowレベルの信号を受信できたかどうかを判定する。
<受信回路のDCテスト>
ここでは、コントローラ23には、外部から、受信回路25のDCテストを指示する信号が入力されたものとする。
この場合、コントローラ23は、双方向バッファ26を受信回路25に切り替える。また、テスタ30は、HighレベルおよびLowレベルの固定レベルをそれぞれ発生し、出力する。テスタ30から出力された固定レベルの信号は、テストボード10のフィルタ回路12を通過し、集積回路装置20に入力される。集積回路装置20では、受信回路25によってテスタ30からの信号が受信され、コントローラ23は、受信されたHighレベルまたはLowレベルの信号を出力する。これにより、テスタ30で発生された固定レベルの信号が集積回路装置20で受信できたかどうかが判定可能となる。
このようなDCテストの原理を模式的に図5に示す。図5では、図4の実装例と同様に、フィルタ回路12はインダクタによって構成され、終端回路13は抵抗によって構成されているものとする。図5に示すように、DC成分はω=0であるため、フィルタ回路12(インダクタ)のインピーダンスZ0=0となる。したがって、DC成分は、フィルタ回路12の影響を受けない。このように、テストボード10を介して、集積回路装置20からテスタ30へのDCレベルの入力、および、テスタ30から集積回路装置20へのDCレベルの入力が可能となり、集積回路装置20のDC特性を測定することができる。
<ACテスト>
ここでは、コントローラ23には、外部から、ACテストを指示する信号が入力されたものとする。
この場合、コントローラ23は、パターン発生回路21に、例えば図3に示したように、テストパターンを発生させ、その前後にテスト対象外パターンを発生させる。また、コントローラ23は、双方向バッファ26において送信回路24および受信回路25を同時に動作させる。そこで、送信回路24は、パターン発生回路21によって発生されたパターンを外部に出力する。
また、同時動作している受信回路25には、送信回路24から外部に出力された信号が受信される。受信回路25は、受信された信号をコントローラ23に出力する。そして、コントローラ23においてパターン比較回路22は、パターン発生回路21で発生されたテストパターンと、受信された信号のパターン(受信パターン)との比較を行う。
なお、これらの集積回路装置20の動作は、実動作速度で行われる。
このようなACテストの原理を模式的に図6に示す。図6においても、図4の実装例と同様に、フィルタ回路12はインダクタによって構成され、終端回路13は抵抗によって構成されているものとする。図6に示すように、AC成分は、Z0=ωL(=2πfL)で定義されるため、フィルタ回路12(インダクタ)はハイインピーダンスになる。したがって、AC成分は、フィルタ回路12(インダクタ)からテスタ30に接続するテスタ端子10aまでの配線の影響を受けなくなる。と同時に、フィルタ回路12側に設けられた終端回路13(抵抗)によって、受信回路25から終端回路13(抵抗)までの伝送路(テストボード配線11や、パッケージ配線202等)は、インピーダンスマッチングが取られる。このため、受信回路25に入力される波形には、伝送路が正しく設計されている場合は、伝送路起因の波形歪はない。そのため、受信回路25で観測される受信波形は、受信波形601の様に歪みのないものとなるはずである。もし、受信回路25で観測される波形が、受信波形602の様な歪みのあるものになったとすると、その原因は、集積回路201の不良もしくは、集積回路201を搭載したパッケージの不良である可能性が高い。この場合、パターン比較回路22による比較は一致せず、テストがフェイルすることになる。その結果、そのような集積回路装置20は、不良として取り除くことが可能になる。
また、ACテスト開始時に、パターン発生回路21においてパターン発生を停止した状態からパターン発生を開始すると、DC成分からAC成分への遷移期間に、フィルタ回路12(インダクタ)を通過する成分がある。この場合、フィルタ回路12(インダクタ)からテスタ30に接続するテスタ端子10aまでの配線の影響により、受信回路25で観測される波形が歪む。したがって、テストパターンの発生前に充分な長さのテスト対象外パターン(例えば、0101の繰り返し)を発生させることにより、この期間に発生したパターンをテスト非対象とすることが可能となる。
また、ACテスト終了時に、パターン発生回路21においてパターンを発生している状態からパターン発生を停止すると、AC成分からDC成分への遷移期間に、フィルタ回路12(インダクタ)を通過する成分がある。この場合も、フィルタ回路12(インダクタ)からテスタ30に接続するテスタ端子10aまでの配線の影響により、受信回路25で観測される波形が歪む。したがって、テストパターンの発生後に充分な長さのテスト対象外パターン(例えば、0101の繰り返し)を発生させることにより、この期間に発生したパターンをテスト非対象とすることが可能となる。
次に、本発明の実施の形態の効果について述べる。
本発明の実施の形態としての集積回路テストシステムは、ACテストおよびDCテストでテストボードを共用しながら、コストを増大させることなく、送受信回路およびパッケージの接続部分までを含めた実動作速度でのACテストを可能とする。
その理由は、テストボードにおいて、テスト対象の集積回路装置の入出力端子と、テスタ端子とを電気的に接続する配線上に、DC成分を通過させAC成分をカットするフィルタ回路と、入出力端子からフィルタ回路までの伝送路をフィルタ回路側で終端する終端回路とを設けるからである。
そして、DCテスト時には、テスタにおいて固定レベルの信号を発生させて集積回路装置に入力するとともに、集積回路装置において固定レベルの信号を発生させてテスタに入力することによりDCテストを行うからである。このとき、固定レベルの信号(DC成分)は、テストボード配線上のフィルタ回路を通過するため、公知のDCテスト技術を採用して送信回路および受信回路のDCテストを行うことができる。
また、ACテスト時には、DCテスト時と同じテストボードに接続された集積回路装置において、その前後にテスト対象外パターンを付与したテストパターンを発生させて双方向バッファによって入出力端子から出力しながら、双方向バッファによって入出力端子に入力されるパターンを受信し、テストパターンと受信パターンとの比較を行うことによりACテストを行うからである。このとき、送信回路と同時に動作する受信回路には、テストパターンが送信回路から出力された信号が入力される。そして、テストパターン(AC成分)は、テストボード配線上のフィルタ回路でカットされるため、受信回路で観測される受信波形は、フィルタ回路からテスタの端子までの配線の影響を受けない。また、フィルタ回路側に設けられた終端回路により、受信回路からフィルタ回路までの伝送路はインピーダンスマッチングがとられるため、受信波形に伝送路起因の歪みが生じることがない。また、テストパターンの前後にテスト対象外パターンを発生させてその期間をテスト対象外とするため、パターン発生開始時または終了時にDC成分の影響が出て受信波形に歪みが生じる遷移期間は除外される。したがって、集積回路装置内で発生させたテストパターンと、受信パターンとを比較して、一致するとみなせない場合には、双方向バッファおよびパッケージ配線も含む集積回路装置の不良とみなすことができる。
このように、本実施の形態のACテストは、集積回路装置においてパターン発生・比較を行うため、実動作速度でのテストを可能としながら、双方向バッファおよびパッケージ配線までを含めた集積回路装置のテストが可能となる。また、このように、本実施の形態は、RAM等の高価な部品を接続しなくても、集積回路装置の実際動作速度でのACテストを可能にする。更に、本実施の形態は、ACテストとDCテストで、それぞれ専用のボードを必要とせずにテストを行うことを可能とする。その結果、本実施の形態は、ボード交換を必要としないので、テスト時間を短縮することができる。また、本実施の形態は、RAM等の高価な部品を必要とせず、インダクタや抵抗等の安価な部品でテストボードを構築できるため、コストを削減することができる。
なお、本発明の実施の形態において、テスト対象外パターンおよびテストパターンは、図3に示した具体例に限らない。テストパターンは、ACテストとして適切な他のパターンであってもよい。また、テスト対象外パターンは、テストパターンとの判別が可能な他のパターンであってもよい。
また、テストボードの配線上に設けられるフィルタ回路がインダクタによって構成され、終端回路が抵抗によって構成される例を中心に説明したが、これらは、その他の接続態様またはその他の回路構成であってもよい。
また、本発明は、上述した各実施の形態に限定されず、様々な態様で実施されることが可能である。
1 集積回路テストシステム
10 テストボード
10a テスタ端子
10b ソケット
11 テストボード配線
12 フィルタ回路
13 終端回路
20 集積回路装置
20a 入出力端子
21 パターン発生回路
22 パターン比較回路
23 コントローラ
24 送信回路
25 受信回路
26 双方向バッファ
30 テスタ
201 集積回路
202 パッケージ配線

Claims (5)

  1. テスト対象の集積回路装置の入出力端子およびテスタに接続するテスタ端子を電気的に接続する配線上に、
    直流成分を通過させ交流成分をカットするフィルタ回路と、
    前記集積回路装置の入出力端子から前記フィルタ回路までの伝送路を前記フィルタ回路側で終端する終端回路と、
    を設けたテストボード。
  2. 請求項1に記載のテストボードに接続された前記集積回路装置において、その前後にテスト対象外パターンを付与したテストパターンを発生させて双方向バッファによって前記入出力端子から出力しながら、前記入出力端子に入力されるパターンを前記双方向バッファによって受信し、前記テストパターンと受信パターンとの比較を行うことによりAC(Alternating Current)テストを行う、集積回路テスト方法。
  3. 請求項1に記載のテストボードを介して、前記テスタにおいて固定レベルの信号を発生させて前記集積回路装置に入力するとともに、前記集積回路装置において固定レベルの信号を発生させて前記テスタに入力することによりDC(Direct Current)テストを行う、集積回路テスト方法。
  4. その前後にテスト対象外パターンを付与したテストパターンを発生するパターン発生回路と、前記テストパターンと受信パターンとを比較するパターン比較回路と、を有するコントローラと、
    前記コントローラから出力されるパターンを外部に出力する送信回路と、外部から入力される受信パターンを前記コントローラに出力する受信回路とを有し、ACテスト動作時には前記送信回路および前記受信回路を同時動作させる双方向バッファと、
    を備えた集積回路装置。
  5. 請求項1に記載のテストボードと、
    前記テストボードにテスト対象として接続された請求項4に記載の集積回路装置と、
    前記テスタ端子に接続する前記テスタと、
    を備えた集積回路テストシステム。
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